吊重对起重机钢丝绳动力冲击时的缓冲设计分析

 

    起重机械是机械、土木等工程中常用机械起备。在通常的情况下，起重机起吊重物时，吊重对起重机钢丝绳产生的动力冲击对起重机结构的影响不大。但是，在某些情况下，吊重对起重机钢丝绳产生的动力冲击对起重机结构的影响是不可忽略的。例如，大型铸造车间多采用起重机把铸件吊至水爆池中，对铸件进行水爆清砂，由于铸件的人水温度在400：-600丈，因此铸件人水后会产生水蒸汽，从而导致铸件跳出水面产生跳动，形成吊重对起重机钢丝绳的动力冲击，有时甚至连起重机都会产生跳动，此动力冲击对起重机结构的危害和影响是相当严重的。

 

    ~采用波动理论研究杆件的冲击，由于吊重对起重机钢丝绳的动力冲击是波动问题，所以本文采用波动理论研究吊重对起重机钢丝绳的动力冲击，通过对工程实例的冲击。

 

    1动力冲击的理论分析1.1无减振弹簧的吊重系统一般铸造车间都把钢丝绳与所示吊钩直接连接，形成所示吊重系统。1吊钩示意吊重系统首先，以所示吊重系统为例，研究吊重对钢丝绳的动力冲击问题，对于所示力学模型，由弹性振动理论可知其纵向振动控制方程为设吊重以速度F.开始对钢丝绳冲击的瞬间为初始时刻，可知初始条件为与减振弹簧连接端处的张力为2工程实例分析bookmark2某工厂铸造车间主跨12m，有一台单梁式5t起重机，由于生产需要修建水爆池，对铸件进行水爆清砂。但是，铸件人水后由于高温使部分水变为蒸汽而使铸件跳动，铸件再次落水对钢丝绳产生的冲击力，有时会使起重机产生跳动。为了减小水爆清砂对起重机产生的跳动，通常工程实际中使用的所示刚性连接吊钩设计成所示的弹性缓冲吊钩。现举例说明弹性缓冲吊钩的优点。

 

    有减振弹簧时吊重对钢丝绳的冲击力钢丝绳产生的*大冲击力为177.402kN，所示吊重系统的吊重对钢丝绳产生的*大冲击力为R967kN，前者是后者的1L85倍，而且所示吊重系统的吊重对钢丝绳的冲击力在0.4s左右就衰减为吊重的质量，这充分说明减振弹簧的缓冲作用是非常明显的。若采用材料力学的能量法可计算出所示吊重系统的吊重对钢丝绳的*大冲击力为129.262kN，此结果仅为波动理论计算结果的0.729倍，那么，为什么能量法的结果与波动理论的结果相差如此大呢，根本原因是能量法把冲击问题的动态本质，即物理量的时空演变过程或波动过程给忽略了，所以能量法计算的*大冲击力既不是上限也不是下限，吊重对钢丝绳的动力冲击是一个波动问题，显然应该用波动理论来研究。

 

    设起重机承重钢丝绳为双股，钢丝绳每股长4m，每股钢丝绳的横截面积为3xl（T4m2，钢丝绳弹性模量为￡=2.1><1011~/1112，绳的单位密度p=5.215kg/m，缓冲弹簧的刚度h3.92x105N/m，铸件人水后跳起高度据现场调查可设铸件对所示吊重系统和所示吊重系统的钢丝绳产生的冲击力，分别用式（14）、式（26）进行计算模拟，具体结果可见、。

 

    由、可知所示吊重系统的吊重对某工厂铸件车间的单梁式起重机采用了所示吊重系统后，水爆1t重的车床床身，起重机运行正常且振动极小，这说明减振弹簧效果极好，使该工厂避免了拟对厂房结构进行改造或更换起重设备的计划。